[发明专利]一种基于方位和姿态工作的鼠标应用方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种鼠标，特别是涉及基于鼠标方位和姿态进行工作。

背景技术

鼠标是常用的输入设备，上面有左键、右键、中间键、滚轮，3D鼠标又增加一个多向摇杆。鼠标的主要功能是生成屏幕坐标，将用户的操作输入电脑进行显示控制。

屏幕坐标一般规定左上方第一个可见像素的坐标是原点o(0，0)，横向为x轴，向右为x轴正方向，单位是像素，即一个像素宽度；纵向为y轴，向下为y轴正方向，单位是像素，即一个像素高度(通常屏幕像素的x轴宽度和y轴高度相等)。屏幕坐标(x，y)代表屏幕上第x+1列上第y+1行的屏幕像素，通常在这个位置显示一个鼠标光标(也叫鼠标指针)作为提示。本文中提到的屏幕指的是显示意义上的屏幕，即全部可见像素，不包括边框。

现有鼠标有下面几种：

机械式鼠标，由滚球的移动，带动x及y轴对应的圆盘转动，产生代表x轴和y轴的数据，基于这两个数据转换生成屏幕坐标的偏移量(Δx，Δy)，与上一个屏幕坐标(x0，y0)相加生成当前的屏幕坐标(x，y)，其中x＝x0+Δx，y＝y0+Δy，也表示为屏幕坐标(x0+Δx，y0+Δy)。

光学式鼠标，由摄像头检测鼠标与鼠标垫(或相当于鼠标垫的平面，如桌面等)的相对位移，左右位移代表x轴，前后位移代表y轴，基于这两个数据转换生成屏幕坐标的偏移量(Δx，Δy)与上一个屏幕坐标(x0，y0)相加生成当前的屏幕坐标(x0+Δx，y0+Δy)。

一种鼠标，用加速度计代替光学式鼠标的摄像头来检测鼠标与鼠标垫(或相当于鼠标垫的平面，如桌面等)的相对位移，再基于这两个数据转换生成屏幕坐标的偏移量(Δx，Δy)。

一种空中鼠标，用陀螺仪检测鼠标摆动的角度，左右摆动代表x轴，上下摆动代表y轴，再基于这两个数据转换生成屏幕坐标的偏移量(Δx，Δy)。

可见，这些鼠标主要作用是产生两个变量，再基于这两个数据转换生成屏幕坐标的偏移量(Δx，Δy)，与上一个屏幕坐标(x0，y0)相加生成当前的屏幕坐标(x+Δx，y+Δy)。缺点是，鼠标生成的是针对上一个屏幕坐标(x0，y0)的偏移量，用户需要先找到上一个屏幕坐标(x0，y0)对应的鼠标光标，才知道怎样移动到下一个屏幕坐标(x，y)。尤其在大屏幕上又显示动态画面时，找到鼠标光标不方便。除了3D鼠标用多向摇杆生成深度坐标偏移量(Δz)，大多数鼠标不生成深度坐标。这些缺点限制了鼠标的应用范围。

一种激光照射式鼠标，用激光照射在屏幕上形成激光点，用位置相对屏幕固定的摄像头拍摄激光点，基于激光点在图像中的位置识别出激光点处的屏幕坐标(x，y)。缺点是，摄像头位于显示器对面，用户容易遮挡摄像头；激光点是必备条件，使用过程中需要持续存在，显示屏幕大多吸光，亮度低了找不到激光点，而亮度高了，对于表面高光亮度的屏幕，激光容易反射进入用户眼睛造成不适甚至伤害；摄像头的位置与显示器相对固定，又分置两处，显示器如有移动，摄像头要重新校准。所以此类鼠标一直没有商品上市。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于方位和姿态工作的鼠标应用方法及装置，解决上述缺点，拓展鼠标的功能。

本发明的目的是这样实现的：

为讲述方便，对坐标系规定如下：

一、屏幕坐标系用小写字母表示，以左上方第一个可见像素的对角线交点作为坐标系的原点o(0，0，0)，横向为x轴，向右为x轴正方向，纵向为y轴，向下为y轴正方向，垂直屏幕为z轴，向屏幕内为z轴正方向，也叫深度屏幕坐标，单位是像素(假设屏幕像素有厚度)。

二、要描述鼠标的方位和姿态，还需要一个坐标系，区别于屏幕坐标系，称之为物理坐标系，用大写字母表示。为叙述方便，选用与前述屏幕坐标系完全重合的坐标系，即以屏幕坐标系的原点o(0，0，0)为物理坐标系的原点O(0，0，0)，横向为X轴，向右为X轴正方向，纵向为Y轴，向下为Y轴正方向，垂直屏幕为Z轴，向屏幕内为Z轴正方向，单位为毫米(mm)。

一种基于方位和姿态工作的鼠标应用方法：

基于鼠标的方位坐标(X，Y，Z)和姿态坐标(A，B)生成屏幕坐标：

选取鼠标上的某一点作为测量点，测量点的坐标(X，Y，Z)为鼠标的方位，称为方位坐标(X，Y，Z)。

选取一条以测量点为端点的射线作为指向线，测量点到平面XOY的垂直线与指向线的夹角为A。以测量点在平面XOY的投影为端点并且指向X轴正方向并与X轴平行的射线为始边、以指向线在平面XOY的投影为终边的角为B，顺时针为正，指向线的坐标(A，B)为鼠标的姿态，称为姿态坐标(A，B)。